Последние 540 миллионов лет сила магнитного поля Земли менялась в такт с колебаниями уровня кислорода в атмосфере — к такому выводу пришли ученые NASA. Оказывается, процессы в глубинах планеты могут влиять на условия для жизни на ее поверхности.

Магнитное поле создается движением расплавленных пород в ядре Земли — как будто внутри планеты работает гигантский электромагнит. Но течение этих расплавов нестабильно, поэтому поле со временем меняется.

Многие считают, что магнитный щит защищает атмосферу от солнечного ветра — потока заряженных частиц. Однако авторы исследования в Science Advances подчеркивают: связь между полем и атмосферой еще изучается. Прежде чем разбираться в причинах и следствиях, ученые решили проверить, есть ли вообще какая-то синхронность в изменениях магнитного поля и уровня кислорода.

История магнитного поля «записана» в минералах. Когда магма поднимается в разломах между тектоническими плитами и остывает, минералы в ней фиксируют окружающее магнитное поле. Если их потом не нагреть слишком сильно, эта запись сохраняется. Уровень кислорода в прошлом определяют по химическому составу древних пород — он зависит от того, сколько кислорода было в воздухе, когда они формировались.

Данные о магнитном поле и кислороде собирали десятилетиями, но до сих пор никто не сравнивал их детально.

Эти два набора данных удивительно похожи, — говорит Вэйцзя Куанг, геофизик из NASA. — Земля — единственная известная планета с сложной жизнью, и эта корреляция может помочь понять, как жизнь развивалась и как она связана с процессами внутри планеты.

Проанализировав данные, ученые обнаружили: за последние 540 миллионов лет (с Кембрийского взрыва, когда на Земле появилась сложная жизнь) изменения магнитного поля и уровня кислорода шли почти синхронно.

Возможно, и поле, и кислород реагируют на один и тот же глубинный процесс — например, движение континентов, — предполагает соавтор исследования Бенджамин Миллс, биогеохимист из Университета Лидса.

Теперь ученые хотят проверить, сохраняется ли эта связь в более древних периодах, а заодно изучить, как менялось содержание других ключевых для жизни элементов — например, азота. Но чтобы точно понять, как недра Земли влияют на жизнь на поверхности, предстоит еще много работы.

Если связь между магнитным полем и кислородом подтвердится, это даст:

• Новый инструмент для изучения климата прошлого — можно точнее реконструировать условия, в которых развивалась жизнь.
• Понимание рисков для будущего — если поле ослабнет (как перед инверсией полюсов), это может повлиять на атмосферу.
• Критерий для поиска жизни на экзопланетах — возможно, устойчивое магнитное поле так же важно, как и расстояние до звезды.

Отметим, что корреляция — это не то же самое, что причинно-следственная связь. Данные охватывают огромные периоды, но за это время на Земле происходили сотни событий (извержения, ледниковые периоды, удары астероидов), которые тоже влияли на кислород. Без точного механизма гипотеза остается умозрительной.

Ранее ученые напомнили, что появление кислорода на Земле стало катастрофой для ее обитателей.